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Enregistrement W7058032630

Light-Fueled Liquid Crystal Networks for Aquatic Soft Robotics

2023· dissertation· en· W7058032630 sur OpenAlexaff

Notice bibliographique

RevueUWSpace (University of Waterloo) · 2023
Typedissertation
Langueen
DomainePhysics and Astronomy
ThématiqueMagnetic confinement fusion research
Établissements canadiensBlackberry (Canada)
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésSoft roboticsRoboticsDecoupling (probability)RobotField (mathematics)TorqueControl system
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The field of soft robotics has developed in response to the need for mechanisms that can operate safely in interaction with humans. Within the field of soft robotics, there is a growing demand for the development of small-scale soft devices capable of non-invasive medical interventions in a variety of technologies, including medical microrobotics, biosensing, and biomedical engineering. Among the many materials used for small-scale soft robotics, liquid crystal networks (LCNs) are of particular interest. LCNs are molecularly anisotropic and demonstrate reversible, programmable shape change upon exposure to external stimuli such as light or heat. However, the actuation of LCNs is often triggered by light, either photochemically or photothermally, which is typically less efficient when operating in flooded environments. Actuation in confined and flooded environments is an important challenge that must be overcome for the implementation of LCNs in real-world biomedical applications. Decoupling the mechanisms of powering, locomotion, and control from robotic functions is a strong solution for achieving efficient operation in flooded media. This work showcases two examples of decoupling locomotion and robotic function for the efficient use of small-scale devices at the air-water interface. This is done through the use of LCNs for control in conjunction with protein motors for powering. An LCN that responds to visible light, rather than UV, is also fabricated and characterized, and will be used for underwater robotic applications in future studies. \nIn the first case study, protein motors and LCNs are used to power and control a multi-component mechanical device. A milli-scale gear train with integrated motor and clutch functionalities is fabricated and operated at the air-water interface. The driving gear has a protein motor coating and generates propulsive force using the Marangoni effect. This force is transmitted through the gear train unless the clutch gear is activated. The clutch gear is fabricated from a photothermally responsive LCN that has been plasticized through the addition of a nematogenic solvent to improve actuation efficiency. The teeth of the clutch gear bend downwards to disengage from the gear train upon exposure to light, halting the chain of motion on demand. The second case study utilizes photochemical LCNs with applied protein motor coating to construct a V-shaped swimmer that moves across the surface of the water. Photochemical LCNs are used for their meta-stable state that allows for deformations to be held without constant exposure to stimuli. The protein motors are integrated directly onto the LCN swimmer for a single device with orthogonal mechanisms for powering and control. The protein motors generate force that propels the swimmer forward while deformation of the LCN is used for directional control. \nIn both case studies, UV light is required for shape-change. Looking forward to biomedical applications, a photochemical LCN that is responsive to visible light is also developed and characterized in both air and water. The design of LCN-based small-scale devices with a focus on safe and efficient operation in wet environments will open up new and exciting applications.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,004
Score d'incertitude au seuil0,015

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0040,001

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,011
Tête enseignante GPT0,223
Écart entre enseignants0,213 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2023
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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